Question

【化学-选修3:物质结构与性质】

I .已知A、B、C、D、E、F为元素周期表中前四周期且原子序数依次增大的六种元素。其中A、B、C、D核电荷数之和为36, A、C原子的最外层电子数之和等于B原子的次外层电子数，D原子质子数为B原子质子数的两倍，E元素所在主族均为金属，F的价电子数 与C的核电荷数相等。

(1)下列关于上述几种元素的说法正确的是             。

a．B、C、D的原子半径由大到小的顺序为:D>C>B

B．E、F的最外层电子数相等

c．A、B、C、D四种元素中电负性和第一电离能最大的均为B

d．B与C形成的化合物中可能含有非极性键

e.A、C、F位于周期表的s区

(2)B单质有两种同素异形体。其中在水中溶解度较大的是         (填化学式），原因是            。

(3)EA₂和A₂B熔点较高的是            (填化学式）,原因是           。

(4)D与B可以形成两种分子，其中DB₂分子中心原子的杂化类型是               。

下列分子或离子中与DB₃结构相似的是                 。

a．NH₃ B．SO₃^2- C． NO₃^-    D． PCl₃

(5)已知B、F能形成两种化合物，其晶胞如图所示。则高温时甲易转化为乙的原因为         。

若乙晶体密度为pg/cm³，则乙晶胞的晶胞参数为a =         nm。

Ⅱ.金属在化工生产及日常生活中有着广泛的应用，如铁、铬、镓等在现代工业中备受青睐。

(1)铬是一种硬而脆、抗腐蚀性强的金属，常用于电镀和制造特种钢。基态Cr原子中，未成对电子数有    个, Cr³⁺的价电子排布式为      。

(2) Zn与Ga的第一电离能从大到小的顺序为          。

(3)镓与第VA族元素可形成多种新型人工半导体材料， 砷化镓(GaAs)就是其中一种，其晶体结构如右图所示（白色球代表原子）。在GaAs晶体中，距离每个Ga原子最近的As原子有      个，距离每个As原子最近的As原子有            个。

（4）与As同主族的短周期元素是N、P，AsH3 空间构型为          ；一定压强下将AsH₃和NH₃、PH₃的混合气体降温时首先液化的是      ，理由是          。

(5）铁的多种化合物均为磁性材料，氮化铁是其中一种，某氮化铁的晶胞结构如下图所示，则氮化铁的化学为          ；设晶胞边长为acm，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为       g•cm^-3(用含a和NA的式子表示）。

Answer

Ⅰ.（1）c、d；（2）O3， O3为极性分子，而O2为非极性分子，由相似相溶原理知O3更易溶解于极性溶剂水中；（3）CaH2， CaH2为离子晶体，H2O为分子晶体；（4）sp2， c；（5）Cu2O中Cu的3d轨道为3d10全充满状态，比较稳定；；Ⅱ．(1)6，3d3；(2) Zn＞Ga；(3)4，12；(4)三角锥形，NH3；因为氨分子间存在氢键，分子间作用力更大，沸点更高，降温时先液化；(5)Fe4N，238/(a3NA) 。

【解析】

试题分析：I.A、C原子的最外层电子数之和等于B原子的次外层电子数，且四种元素的核电荷数之和为36，则推出A：H、C为Na，D的原子质子数为B原子质子数的两倍，则B：O、D为S，E元素所在主族均为金属，位于第IIA族，即E：Ca，F的价电子数与C的核电荷数相等，则F为Cu，（1）A．半径比较：一看电子层数，电子层数越多，半径越大，二看原子序数，电子层数相等，半径随着原子序数的递增而减小，因此有Na>S>O，故错误；B．Ca的最外层为2，Cu的最外层为1，故错误；C．电负性越大，说明非金属性越强，一般地说，第一电离能越大，说明非金属性越强，因此两者最大的是O，故正确；D．两者形成的化合物为Na2O、Na2O2，其中Na2O2中含有非极性共价键，故正确；e.s区包括第IA族和第IIA族，H和Na位于s区，Cu位于ds区，故错误。(2)O的两种同素异形体为O2和O3，O2为非极性分子，O3为极性分子，H2O为极性分子，根据相似相溶，O3在水中的溶解度大；(3)形成的化合物分别是CaH2、H2O，前者属于离子晶体，后者属于分子晶体，离子晶体的熔沸点高于分子晶体；(4)DB2为SO2，杂化轨道数等于价层电子对数，SO2中S有2个σ键，孤电子对数为(6－2×2)/2=1，价层电子对数为3，则杂化类型为sp2，SO3的杂化类型为sp2，空间构型为平面三角形，A．为三角锥形，故错误；B．价层电子对数为4，空间构型为三角锥形，故错误；C．价层电子对数为3，空间构型为平面三角形，故正确；D．价层电子对数为4，空间构型为三角锥，故错误；(5)根据均摊法，甲的化学式为：CuO，乙的化学式为Cu2O，前者Cu的价电子数为3d9，后者Cu的价电子为3d10，处于全充满状态，性质稳定；晶胞的质量为2×144/NAg，根据密度的定义，则晶胞参数为= ；II.(1)Cr的价电子排布式为3d54s1，未成对电子有6个，Cr3＋是Cr失去3个电子，即价电子排布式为3d3；（2）Zn的价电子排布式为3d104s2，Ga的价电子排布式为4s24p1，前者处于全满，稳定，因此第一电离能前者大于后者；(3)根据晶胞结构，距离每个Ga原子最近的As有4个，距离每个每个As原子最近As原子有12个；(4)NH3空间构型为三角锥，它们属于同主族，则AsH3的空间构型为三角锥形，因为氨分子间存在氢键，分子间作用力更大，沸点更高，降温时先液化；（5）根据晶胞的均摊法，Fe的个数为8×1/8＋6×1/2=4，N为体心，因此化学式为Fe4N，根据密度的定义为238/(a3×NA)g/cm3。

考点：考查元素推断、杂化类型、空间构型、价电子排布式、晶胞、氢键等知识。